Verfahren und HilfsVorrichtungen zur Herstellung von Schaumglas
Verfahren zur Herstellung von Schaumglas, Aufgabeapparatur für die Materialaufgabe und Blähofen zur Herstellung von Schaumglas sowie Vorrichtung zum Transportieren von Schaumglasblöcken bei der Herstellung insbesondere zur Schaumglasplattenherstellung .
Es sind bereits mehrere Verfahren zur Schaumglasherstellung bekannt. Diese besitzen jedoch den Nachteil der sehr aufwändigen und nicht effizienten Umsetzung. So werden zur Herstellung von Platten Formen eingesetzt, welche mit der jeweiligen Schäummischung gefüllt werden und nach dem Blähen wieder ausgepackt werden müssen. Erst danach erfolgt das Abkühlen.
So beschreibt die CH 637 606 A5 ein Verfahren zur Schaumglas -Granulat -Her Stellung . Das Schaumglas -Granulat besteht aus Bruchstücken eines Schaumglas -Körpers und weist pro cm3 mindestens 105, vorzugsweise mindestens 106 Bläschen von mindestens angenähert gleicher Größe auf. Es wird erhalten indem man die Rohmaterialien zu einem Mehl vermahlt, dieses mit einem in der Wärme Gas entwickelnden Blähmittel vermischt, das Gemisch in einem Flachbettofen zu einem flachen Schaumglas -Strang bläht, diesen nach dem Blähen abkühlt und unmittelbar nach dem Abkühlen zu Granulat zerkleinert.
Weiterhin wird in der CH 688 549 A5 ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Glasschaum beschrieben. Dieses Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Glasschaum, wobei diese Formkörper eine weitgehend geschlossene Außenhaut haben, ist dadurch gekennzeichnet, dass man in einem ersten Schritt Glasmehl mit der jeweils gewünschten Zusammensetzung der Siebfeinheit, wenigstens
ein Blähmittel, welches unter Wärmeeinwirkung wenigstens ein treibendes Gas freisetzt, und wenigstens ein Bindemittel zu einem homogenen und kompaktierbaren Gemenge vermischt, dann in einem zweiten Schritt entweder dieses homogene und kompaktierbare Gemenge unter Wärmeeinwirkung zu Glasschaum aufbläht und das so geblähte Material im noch heißen, zähflüssigen Zustand unter Druckeinwirkung in die gewünschte Form und Größe bringt, wobei diese Druckeinwirkung wenigstens so lange erfolgt, bis die Oberfläche des Glasschaums bei entsprechender Abkühlung soweit erstarrt ist, dass sich der Glasschaum von selbst nicht mehr deformiert, oder dass genannte homogene und kompaktierbare Gemenge zum jeweils gewünschten Rohkörper formt und kompaktiert, diesen geformten und kompaktierten Rohkörper unter Wärmeeinwirkung zu Glasschaum aufbläht, und in einem dritten Schritt das erhaltene geblähte Material derart abkühlt, dass im geblähten Endprodukt keine Spannungsrisse entstehen.
In der DE 177 14 15 Al wird ein Verfahren zum Herstellen von Leichtbaustoffen und -Zuschlagstoffen aus vulkanischen Tuffen beschrieben, bei welchem fein- oder feinstkörniges Ausgangsmaterial, wie Tuffstaub oder -schlämm, zunächst zu Zwischenkörpern, wie einem Granulat oder sonstigen Formkörpern, vorgeformt wird und dass diese zunächst auf etwa 400 bis 500° C erwärmt und anschließend im Beisein von Kohlenstoff innerhalb kurzer Zeit auf eine Temperatur von 800 bis 1150° C erhitzt und zum fertigen Schaumkörper aufgeschäumt werden, wobei durch Zugabe eines Trennmittels ein Verkleben der pyroplastischen Körper miteinander verhindert wird.
Die AT 259 783 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schaumglas, wobei ein verschäumbares, aus einer feinteiligen Glassubstanz und Blähstoff (en) gebildetes
Gemenge auf die zur Verschäumung erforderliche Temperatur
erhitzt und danach abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem vorzugsweise unter Zusatz eines kolloidalen Pulvers, z. B. von Tonerde, Kaolin, Talk oder dergleichen hergestellten Gemenge und einem bei den Erhitzungstemperaturen nicht schmelzenden Stoff ein sandwichartiger platten-, tafel- bzw. strangförmiger Schichtkörper gebildet und mit der nichtschmelzenden Schicht als Auflagefläche durch den Erhitzungsbereich geführt wird.
Weiterhin beschreibt die AT 234 938 B ein Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden Platten oder Scheiben aus Schaumglas, bei welchem das zuerst in an sich bekannter Weise Schaumglasstücke kleinerer Größe hergestellt werden und dann eine Schicht von gewünschter Dicke dicht aneinanderliegender Stücke auf einer Transporteinrichtung erhitzt wird, so dass dabei eine Erweichung der Glasstücke bzw. deren Oberflächenschicht erzielt wird, wonach die derart erhitzte Schicht zwecks Zusammenklebens der Kugeln zu einer fortlaufenden Bahn einer Pressung unterworfen wird.
In der DE 195 36 666 C2 wird ein Verfahren zur Schaumglasherstellung unter Verwendung bekannter Grundstoffe und gasbildender Stoffe beschrieben, bei welchem die zur Herstellung von Schaumglas eingesetzten bekannten Grundstoffe wie Glaspulver und/oder Glasstücke, Mineralien, Mischsilikate, Glasbildner und anderes aufzuschäumendes Material gebrochen oder pulverisiert einem Extruder zugegeben werden und in diesem mit den ebenfalls in den Extruder eingegebenen Treibmitteln unter Zuführung einer zusätzlichen Wärme, welche in Addition mit der durch die Scherkräfte sowie durch Aneinanderreihen und Kneten des eingesetzten Materials entstehenden Reibungswärme die Temperatur bildet, welche zum Erreichen der Umwandlung von Glaspulver und/oder Glasstücken, Mineralien,
Mischsilikaten, Glasbildnern und anderen aufzuschäumenden Materialien zur Glasschmelze nötig ist, geschmolzen wird, und nach vollständiger Vermischung und Aufschmelzung der Komponenten die aufgeschäumte Glasschmelze und/oder das Schaumglas einer Form oder einem Transportband mit Zurichtungen aufgegeben wird.
Schließlich beschreibt die DE 302 27 87 Al ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumglas bei dem Glaspulver und Blähmittel auf Kohlenstoffbasis erhitzt werden und mit einer bestimmten Zusatzstoffrezeptur durch Trocknen und/oder durch andere Bindung ganz oder teilweise verfestigt wird, während eines Zeitraums von mindestens 10 Minuten stehengelassen wird und danach die verfestigte Mischung granuliert und die granulierte glasige Masse schichtförmig auf ein Transportband aus hitzebeständigem Material, wie Draht oder dergleichen, auf das zuvor ein Trennmittel, das ein Festkleben der glasigen Masse auf diesem verhindert, aufgebracht worden ist, verteilt wird, und dass die glasige Masse sodann auf dem Transportband durch einen Ofen geführt wird, in dem die glasige Masse aufgeschmolzen, aufgebläht und anschließend zumindest teilweise abgekühlt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren, eine
Aufgabeapparatur für die Materialaufgabe und ein Blähofen zur Herstellung von Schaumglas sowie eine Vorrichtung zum Transportieren von Schaumglasblöcken während des Herstellungsprozesses zu schaffen.
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass ein Verfahren und mehrere Hilfsvorrichtungen geschaffen werden, wobei eine hohe Materialausbeute und einer Hoher Grad der Automatisierung erreicht werden. Durch das Glasvliesband und den Abstreifer können Platten mit unterschiedlicher Länge und mit jeweils unterschiedlich
einstellbarer Höhe über die Breite des Glasvliesbandes produziert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Produktion vereinfacht und beschleunigt, da zusätzlich Befüllschritte und Auspackschritte von Formen entfallen. Das notwendige energieaufwändige Mitheizen von Formen entfällt, ebenso das langwierige Abkühlen der Formen. Der gesamte Prozess wird dadurch kostengünstiger und kann in kürzeren Zeiten ablaufen. Die aufwändige Bearbeitung des Glasschaums unmittelbar nach dem Blähofen ist durch die Bildung von Segmenten nicht mehr notwenig. Die Kühlung der Segmente erfolgt erfindungsgemäß in einen komplett automatisierten Arbeitsgang. Hierbei werden die vorgekühlten Segmente durch eine Aufstellvorrichtung senkrecht gestellt. Mit der Vorkühlung erhalten die Segmente die dafür notwendige äußerliche feste Struktur . Durch die automatisierte Nachbearbeitung der abgekühlten Platten oder Blöcke können nahezu beliebige Formen gefertigt werden, ohne dass spezielle Formen oder formende Verfahrenschritte des Rohgemisches erfolgen müssen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 dargestellt.
Das Verfahren erfährt nach Anspruch 2 eine Weiterbildung, indem in einem Schritt 4 die aufgeschäumten und abgekühlten Segmente einer Nachbearbeitung zugeführt werden, wodurch die Segmente die gewünschte Form und Größe erhalten.
Mit der Weiterbildung nach Anspruch 3 werden in einem Schritt 5 die nachbearbeiteten Segmente logistisch nachbearbeitet, wodurch diese lagerfähig, versandfähig und versandfertig werden
Die Weiterbildung nach Anspruch 4 gilt einer Erweiterung des Verfahrensschrittes 5, indem zusätzliche
Schutzvorrichtungen um und an die Segmente abgeordnet
werden, wodurch diese gegen mechanische Beeinflussung geschützt werden.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 wird zur Vermeidung von Endlosbändern und zur Bildung unterschiedlich großer und/oder langer Segmente ein Abstreifer gesenkt und gehoben. Zusätzlich kann die Aufgabehöhe des Rohgemisches für die zu erwartende Höhe des aufgeblähten Segmentes äußerst genau eingestellt werden. Je nach Aufgabehöhe können so unterschiedlich große Abstände zwischen den einzelnen Segmenten eingestellt werden.
Nach Anspruch 6 wird am Abstreifer ein Vibrationselement zugeschaltet oder abgeschaltet, wodurch das Rohgemisch auf dem Glasvlies besser homogenisiert wird und somit auf unterschiedliche Glasmehlqualitäten und
Qualitätsanforderungen an das Endprodukt eingegangen werden kann.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 werden zur
Reduzierung der Kühlofenlänge und zur gleichzeitig höheren Ausbeute die aufgeschäumten oder aufgeblähten Segmente hochkant parallel nebeneinander in den Kühlofen eingeführt.
Nach Anspruch 8 erfolgt zur Qualitätssicherung die
Abkühlung der Segmente im Kühlofen definiert spannungsfrei.
Nach Anspruch 9 verbleibt das Glasvliesband an der Unterseite der Segmente. Durch die dadurch entstehende definierte Fläche lassen sich die Blöcke oder Platten später über geeignete Verfahren an entsprechenden Flächen befestigen oder montieren. In der Nachbearbeitung reduzieren sich die nachzubearbeitenden Seiten.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 10 als Nebenanspruch besitzt die Aufgabeapparatur einen Abstreifer mit einem
Vibrationselement. Hierdurch wird die Trennung der Segmente erreicht und das Rohgemisch zur Qualitätserreichung auf dem Glasvlies besser homogenisiert aufgebracht
Die Höhenjustiereinrichtung und/oder
Neigungsjustiereinrichtung am Abstreifer nach Anspruch 11 dient der anforderungsgenauen Trennung der Segmente aus Rohgemisch und zur anforderungsgenauen Einstellung der Aufgabehöhe des Rohgemisches.
Die besondere Bauform des Blähofens nach Anspruch 12 als Nebenanspruch ermöglicht einen effizienten Energieeinsatz. Durch eine Zirkulation der zugeführten thermischen Energie erfolgt eine gleichmäßige Temperierung des auszuschäumenden bzw. aufzublähenden Segmentes.
Nach Anspruch 13 wird das Glasvliesband über eine Gliederkette in den Blähofen eingezogen, wodurch das Rohgemisch auf einer gleich bleibend ebenen Oberfläche durch den Blähofen gezogen und transportiert wird und nach dem Blähen und Vorkühlen problemlos wieder entnommen werden kann.
Die Igelbänder und/oder der Roboter an der Aufstellvorrichtung nach Anspruch 14 gewährleisten ein zuverlässiges Greifen der Segmente an der schon harten Außenschale ohne dabei die noch instabile Innenstruktur zu gefährden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Rohgemischaufgäbe und der Segmentbildung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Blähofenstrecke mit unterschiedlichen Heizzonen und einem
Stabilisierungsbereich am Ende der Heizzonenstrecke des Blähofens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Blähofens in Schnittdarstellung , Fig. 4 eine schematische Darstellung der Luftströmung in einem Kühlofen mit Temperaturverlauf,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Abkühlung mit Kühlofen,
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Nachbearbeitungsprozesses.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die einzelnen Verfahrenschritte umgesetzt. Dabei wird in einem Schritt 1, wie in Figur 1 schematisch dargestellt, eine bekannte und homogen vermengte Rezeptur als Rohgemisch 1 auf ein
Glasvliesband 4 aufgetragen, welches auf einer umlaufenden Gliederkette aufliegt. Das Auftragen des Rohgemisches 1 geschieht über eine Aufgabeapparatur 3 mit gleichmäßiger Bürstenaufgabe. Die Bürste bewirkt dabei eine gleichmäßige Materialaufgabe über die gesamte Auftragsbreite. Die
Unterteilung des Rohgemisches 1 in Segmente 5 wird durch einen Abstreifer 6 umgesetzt. Über den Abstreifer 6 wird die Aufgabehöhe des Rohgemisches 1 auf den Millimeter genau eingestellt. Dafür wird der Abstreifer 6 entsprechend gehoben und gesenkt. Ebenso erfolgt das entsprechend gesteuertes Senken und Heben für die Trennung der Segmente 5 zur Vermeidung von Endlosbändern. Je nach Aufgabenhöhe werden die Abstände der Segmente 5 länger oder kürzer gewählt. Der Abstreifer 6 besitzt dafür eine gesteuerte Höhenjustiereinrichtung . Das Rohgemisch 1 wird über die gesamte Breite des Glasbandvlieses 4 aufgetragen. Zur besseren Homogenisierung des Rohgemisches 1 auf dem Glasvliesband 4 befinden sich am Abstreifer 6 Vibrationselemente 14. Diese können je nach Bedarfsfall zugeschaltet werden. Hierdurch lässt sich individuell auf qualitative Anforderungen eingehen. Im zweiten
erfindungsgemäßen Schritt, wie in Figur 2 schematisch dargestellt, werden die Segmente 5 auf dem Glasbandvlies 4 in den Blähofen 7 transportiert. Hier durchlaufen die Segmente 5 mehrere nacheinander angeordnete Heizzonen 8. Nach einem Einzugsbereich 8a werden Aufschäumbereiche 8b durchlaufen. Im Schritt 3, wie in Figur 4 und 5 dargestellt, erfolgt am Ende des Blähofens 7 nach dem letzten Aufschäumbereich 8b eine Vorkühlung in einem Stabilisierungsbereich 9 zur Härtung der äußeren Schicht. Das Glasvliesband 4 verbleibt nach dem Schäumprozess an den Segmenten 5 und später nach der Nachbearbeitung 13 je nach Bedarfsfall an den fertigen Blöcken oder Platten. Diese Fläche kann zur Befestigung der Platten an Hausfassaden durch spezielle Kleber verwendet werden. Über eine Aufstellvorrichtung 20 am Ende des Stabilisierungsbereiches
9 werden die liegenden Segmente 5 senkrecht in einen Querschlitten 10 aufgestellt und über diesen Querschlitten
10 in einen Kühlofen 11 eingeführt. Die Segmente 5 durchlaufen den Kühlofen 11 parallel angeordnet. Hierdurch wird die Länge des Kühlkofens 11 minimiert. Im Kühlofen 11 werden die Segmente 5 definiert spannungsfrei abgekühlt. In einem Schritt 4, wie in Figur 6 dargestellt, werden nach dem Kühlofen 11 die Segmente 5 einer Nachbearbeitung 13 zugeführt. Hier werden die Segmente 5 durch Fräsen oder Schneiden in die gewünschte Form gebracht. Dabei ist ein einfaches Beschneiden und flächiges Fräsen ebenso möglich wie eine dreidimensionale Bearbeitung. Der Nachbearbeitung 13 folgt in einem Schritt 5 die logistische Bearbeitung der fertigen Segmente 5. Hierbei werden die nachgearbeiteten Segmente 5 auf Paletten gestapelt und versandfertig verpackt. Zum besonderen Schutz vor mechanischen Einflüssen werden die Segmente 5 im Bedarfsfall durch entsprechende Schutzvorrichtungen ergänzt. Die Schritte 1 bis 5 verlaufen vollständig automatisiert als Online -Verfahren. Das personelle Eingreifen wird auf ein sehr geringes Maß reduziert .
Der Blähofen 7 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Es besteht im Querschnitt im Wesentlichen aus einem rechteckiger Brennraum 15. Der Brennraum 15 besitzt die Form einer Innenhaube mit einer offenen Unterseite. An den Längsseiten im oberen Bereich ragen in den Brennraum Brennerrohre 16 und/oder Brennerdüsen 16. Diese Brennerrohre 16 besitzen eine zur Oberseite weisende, abgeschrägte, gebogene und/oder gekrümmte Auslassöffnung. Der Brenner 17 ist im konkreten Beispiel innerhalb des Blähofens 7 angeordnet ist. An der Oberseite des Brennraumes 15 ist mittig eine Öffnung angeordnet. Diese Öffnung bietet einen Zugang und einen Durchlass zu einem den Brennraum 15 umgebenden Strömungskanal 19. Über der Öffnung im Brennraum ist ein Umsetzer 18 in Form eines Flügelrades und/oder Schaufelrades angeordnet. Der Strömungskanal 19 weist seitlich in den Innenraum des Blähofens 7 führende Öffnungen 21 in Form von Kiemen auf. Für die Energieeffizienz ist der Strömungskanal 19 allseitig von einer den Blähofen 7 begrenzenden und isolierenden Wandung umgeben. Der Brennraum 15 ist auf der Unterseite durch das Glasvliesband 4 begrenzt.
An einer Aufstellvorrichtung 20 am Ende des Stabilisierungsbereiches 9 sind Greifelemente vorzugsweise in Form von Igelbänder und/oder Roboter vorhanden. Die Greifelemente an der Aufstellvorrichtung 20 Greifen die Segmente 5 und stellen diese senkrecht.
Zusammenstellung der Bezuαszeichen
1 - Rohgemisch
2 - Mischbehälter
3 - Aufgabeapparatur 4 - Glasvliesband, Glasvliessegment
5 - Segment
6 - Abstreifer
7 - Blähofen
8 - Heizzone 8a - Einzugsbereich
8b - Aufschäumbereich
9 - Stabilisierungsbereich
10 - Querschlitten
11 - Kühlofen 12 - Fördereinrichtung
13 - Nachbearbeitung
14 - Vibrationselement
15 - Brennraum
16 - Brennerrohr, Brennerdüse 17 - Brenner
18 - Umsetzer
19 - Strömungskanal
20 - Aufstellvorrichtung
21 - Öffnung